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Folien Bypass zu Elkos

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Hallo Audiomapper,

 

ich bin gerade dabei mir eine neue TDA Endstufe aufzubauen.

Jetzt stellt sich für mich die Frage welche Folien ich als Bypass zu BC Elkos in der Spannungsversorgung verwenden soll.

Um jegliche Erfahrungen wäre ich Euch sehr dankbar.

 

Daniel...

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Servus Daniel,

 

der mir mit Abstand sympathischte Bypass C ist der NX 0,1er von Black Gate. Wenn eine Spannungsfestigkeit von 50 Volt reicht und dir der Preis nicht zu hoch ist ( www.audiotuning.de), dann ist das ein ernsthafter Kandidat.

 

Gruß, Josef

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Hi Daniel,

 

jahrelang hatte ich mich verwehrt - aber der 0,1er NX ist wirklich ´ne Wucht! Für 2,60€ das Stück bringt er genau so viel, wie 8€ teure Supreme oder Auri-Cap. Daher nimm ihn, wenn Du magst.

 

Ist Dir das zu teuer, empfehle ich 0,1uF WIMA MKP10 oder FKP. Leider laufen die kleinen MKP mit 100/160V wohl gerade aus, man bekommt sie kaum noch. Der WIMA bringt so 50% der NX.

 

Testen solltest Du unbedingt, ob bei nicht zu schnellen Elkos noch ein 1uF MKP helfen kann. Ich habe 1uF WIMA MKP + NX/Supreme an BC-Elkos in meinen Geräten, ein sehr bezahlbarer Traum. Ob Slitfoils&Co noch besser sind als BC+MKP-Auffüller wäre einen Test wert...

 

Gruß

 

Klaus

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Hallo zusammen,

 

ersteinmal vielen dank für eure Tips!

 

In dem Schaltungsbeispiel für die Netzteilplatine wurden Epcos 3,3uF/250DC/160VAC verwendet.

 

Mein wissen bei Elkobypässen reicht nur bis zur vermeidung von Oberwellen.

Warum ist in dem Schaltungsbeispiel ein Kondensator mit einer so hohen Spannungsfestigkeit verwendet, wo ich doch nur mit einer Gleichspannung von ca.29V zu rechnen habe?

Ihr empehlt Kondensatoren mit 0,1uF ,warum ist die Kapazität in dem oben angegebenen Beispiel so hoch? Man denkt ja eigentlich viel hift viel.

 

Für mehr techn. Hintergrungwissen wäre ich euch sehr dankbar ;-)

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Hi Daniel,

 

Aus den Klangbeschreibungen will ich mich raushalten. Vom technischen Standpunkt ist das parallelschalten eines hochkapazitiven Elkos mit einer kleinen Folie mehr als problematisch. Die Induktivität des Elko und die Kapazität der Folie bilden eine Parallelresonanz, welche die Impedanz des Netzteils extrem ansteigen lassen. Will man solche Resonanzen vermeiden, dann geht das oft damit, dass die Kapazitätswerte der parallelgeschalteten Kondensatoren ein Verhältnis von 1:10..100 bilden.

Beispiel: Ein Elko mit einer Kapazität von sagen wir mal 10.000uF und einer sehr geringer Eigeninduktivität bekommt einen kleinen Elko von etwa 10-100uF parallel. Dazu kann man dann eine Folie von 0.22-10uF schalten.

Lässt man den kleinen Elko weg, gibt es die beschriebene Resonanz.

Ob eine solche Kombination geht oder nicht sollte man simmulieren und messen. Hat man diese Mittel nicht, sollte man lieber einen weiteren Elko zur Hilfe nehmen und etwa 10.000uF, 220uF 10uF, 1uF zusammenschalten. Je nach Layout werden teilweise auch Reihenwiderstände zur Resonanzbedämpfung benötigt.

 

Ein Anstieg der Impedanz der Versorgungsspannung zu hohen Frequenzen hin ist sehr problematisch, da die Betriebsspannungsunterdrückung der meisten Schaltungen bei hohen Frequenzen deutlich nachlässt. Dies kann zu entsprechenden Störungen und Intermodulationen führen. Über diesen Effekt kann es schon sein, dass man eine kleine Folie an einem Elko hören kann. Technisch betrachtet ist das aber ohne den kleinen Hilfs-Elko in min. 99% aller Fälle eine Fehlkonstruktion.

 

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@ Hubert:

 

"Vom technischen Standpunkt ist das parallelschalten eines hochkapazitiven Elkos mit einer kleinen Folie mehr als problematisch."

 

Jetzt wird es ja langsam kompliziert :-).

Vielen Dank für deine tolle techn. Beschreibung - ich wußte nicht, dass man so genau auf die Dimensionierung achten muß.

 

"Beispiel: Ein Elko mit einer Kapazität von sagen wir mal 10.000uF und einer sehr geringer Eigeninduktivität bekommt einen kleinen Elko von etwa 10-100uF parallel. Dazu kann man dann eine Folie von 0.22-10uF schalten"

 

Dann scheint die Variante in meinem Schaltungsbeispiel 3,3uF MKT parallel zu 10.000uF ja völlig "falsch" zu sein?

 

@Witte:

 

Du schreibst von den Wima MKP10 0,1uF. In welcher Umgebung hast Du diese getestet. Ich verwende BC 10.000uF.

 

 

 

 

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Hi Daniel,

 

"Dann scheint die Variante in meinem Schaltungsbeispiel 3,3uF MKT parallel zu 10.000uF ja völlig "falsch" zu sein?"

 

Meine Beschreibungen waren allgemeiner Natur. Im Einzelfall kann es je nach Bauteilen auch passen, die Warscheinlichkeit ist aber eher gering.

 

Schauen wir uns mal den Verlauf der Impedanz eines Elko (BC Power Snap-In 056/057 PSM-SI) an.

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1054.gif

Wie man sieht fällt die Impedanz mit der Frequenz auf den Wert des ESR und steigt dann aufgrund des ESL wieder an. In diesem Beispiel ist ESL etwa 20nH.

Schalten wir 20nH und 3.3uF parallel, so ergibt sich eine Resonanz bei etwa 600kHz. Günstiger wäre es, wenn die Resonanz dort liegt, wo die Elko-Kurve noch von ESR bestimmt wird, also unter 100kHz.

Nehmen wir einen 100uF, dann liegt sie bei etwa 110kHz - das passt besser.

Will man eine Folie dazuschalten, dann muss man sehen, welchen Impedanzverlauf und welchen ESL der 100uF hat und dann damit weiterrechnen. Bei den Größenodrnungen spielen aber auch die Anschlussdrähte eine wichtige Rolle und müssen eigentlich mit in die Berechnung aufgenommen werden.

Nimmt man nur den dicken Elko und einen 0.1uF, so liegt die Resonanz bei etwa 3.5MHz und ist nur schwach bedämpft. Eine Audio-Schaltung wird warscheinlich dennoch funktionieren.

Bei Digitalschaltungen könnte es sein, dass Schaltflanken diese Resonanz anregen und es dann zu entsprechendn Problemen bis hin zur Fehlfunktion kommen könnte.

 

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Hallo Hubert,

 

deine ausfühlichen Analysen find ich super! Ich hab das noch nicht gewusst.

Richtige Fehlfuntkionen oder hörbare Probleme sind mir trotz meiner naiv-ohrbasierten Herangehensweise noch nicht vorgekommen. Kann natürlich auch daran liegen, dass in den Schaltungen, wo ich 0.1er untergebracht habe, auch immer kleinere Elkos mit an Bord waren (CDP und Amp). Die Paarung Riesenelko + Zwerg hab ich nirgends.

 

Ich hab im Amp aus klanglichen Gründen nicht auf den 100er verzichtet, der parallel zum 10000er und 0.1er geschaltet ist. Keine Ahnung, ob die drei sich jetzt theoretisch optimal vertragen, es klingt jedenfalls ordentlich :-)

 

Grüße

Hermann

 

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Hi Hubert,

 

auch von meiner Seite dicken Respekt!

Verstehe zwar nicht alles so richtig, aber als Resume kann man ja sagen, dass aus rein elektrotechnischer Sicht ein Parallelschalten von einem 0,1 Folienelko zum Riesenbecherelko eher grenzwertig ist, und bei konsequenter Anwendung nur eine gestaffelte Bypass-Ergänzung Sinn ergibt!?

 

Gruß, Christoph

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Hi Christoph,

 

Beim Zusammenschalten von Kondensatoren möchte man ja erreichen, dass die Gesammtimpedanz auch zu hoheren Frequenzen hin möglichst niedrig bleibt/wird.

Der Bypass sollte die Kurve des dicken Elko also dort verlängern, wo der dicke nicht mehr kann - nicht später.

Oberhalb dieser Frequenz ist der dicke Elko eher als Induktivität denn als Kapazität anzusehen. Du kennst das sicher aus dem Lautsprecherbau, dass man durch parallelschalten von einer Spule mit einem Kondensator eine Resonanzstelle bekommt. Richtig eingesetzt, kann man damit ja Resonanzen der Chassies bekämpfen, da so ein LC-Serienglied bei der Resonanz je sehr hochohmig wird.

Genau das gleiche passiert beim dicken Elko mit einer zu kleinen Folie. Es gibt eine Resonanz, an der das Netzteil dann sehr hochohmig ist. Das ist für die angeschlossenen Schaltungen aber extrem schei... da die Schaltungen immer davon ausgehen, dass die Spannungsquelle einen Innenwiderstand von 0 hat. Ist dies nicht der Fall, machen viele Schaltungen entsprechend Ärger.

In Digitalschaltungen oder bei Schaltreglern können solche Effekte zu EMV-Problemen, schlechten Signalen, Fehlfunktionen, höheren Verlusten, deutlichen Schwankungen der Schaltzeiten und sogar zur Zerstörung der Bausteine führen.

Analogschaltungen reagieren meist milder, können aber zu höherem Rauschen, HF-Demodulationen und hoherem Klirr neigen.

 

Ich möchte es hier nicht zu kompliziert machen, aber eigentlich müsste man bei solchen Dingen auch das Layout und die Eingenschaften der angeschlossenen Schaltungen mit berücksichtigen. Leiterbahnen haben ja auch so ihre kapazitiven und induktiven Anteile und je mach Layout kann es darüber auch Resonanzerscheinungen bekommen.

Beispiel:

Man hat im Netzteil einen Elko, dann eine Leiterbahn zum Verbraucher und dort vor Ort wieder einen Block-C. Wir haben jetzt also ein CLC-Glied, welches auch Schwingen könnte, wenn es entsprechend dimensioniert ist. Um diese Schwingungen zu bedämpfen, können geziehlte Verluste in den Kondensatoren oder in der Spule hilfreich sein. Auch aus diesem Grund sind lange, dicke Kabel in der Versorgung problematisch, die Induktivität ist damit recht hoch und die Bedämpfung fehlt. Leiterbahnen sind da oft besser, vor allem wenn sie über eine Masse-Fläche geführt werden. Wenn das auch noch zu schlecht ist, muss eine Power-Plain her. Ohne diese Flächenleiter würde heute praktisch kein Computer mehr funktionieren.

 

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Hi Hubert,

 

danke für deine Erläuterungen. Das tweaken ist halt manchmal nur auf den ersten Blick einfach, ich bleibe lieber beim Lautsprecherbau, das ist für mich überschaubarer und (auch klanglich) besser nachzuvollziehen.

 

Gruß, Christoph

 

P.S. Ein Dankeschön für die Erläuterung zu Folienspulen bin ich dir auch noch schuldig :-)

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Hi,

 

ich wollte hier noch mal ein Beispiel für eine Fehlfunktion loslassen..

Ist schon ein bisschen her, da habe ich in meinem CDP das hinter dem Wandler pcm1732 angeordnete Filter entfernt, da (leider) im 1732 bereits ein Filter integriert ist. Gleichzeitig habe ich diverse Cs getauscht gegen Black Gates und ne Menge bypass Cs, 0,1er Black Gate und 15nF Folie.

Klanglich war dies ein ziemlich deutlicher Gewinn, hatte aber eine Nebenwirkung: bei eingeschaltetem upsampler "bratzelte" es bei sehr leiser Musik deutlich. Das Adagietto aus Mahlers 5ter zB war eigentlich nur ohne upsampler zu geniessen. Bei lauterer Musik ging das Störgeräusch unter.

Aufgrund der ausführlichen Erklärungen hier habe ich nun mal die Dimensionierungen der Cs angepasst, alle 0,1er BGs und die kleinen Folien rausgeschmissen. Jetzt sind parallel zB 470u-PS-Elko zu 22u-BG und mehr nicht.

Ergebnis: Alle Störgeräusche sind weg! Der Klang hat sich dabei mE nicht verändert, die Bypässe zu den Black Gates hatten also nichts gebracht ausser eben "bratzeln" beim upsampler.

 

Grüsse

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